区域地下水流理论最新进展——区域地下水流理论、应用与发展国际研讨会综述

当前世界面临着越来越严重的水资源缺乏等环境压力,大尺度区域地下水资源与环境问题日益得到重视。在区域地下水流理论创立、应用与发展50年之际,由中国地质调查局和国际水文地质学家协会区域地下水流专业委员会主办,西安地质调查中心和中国地质大学(北京、武汉)等单位承办了区域地下水流理论、应用与发展国际学术研讨会。区域地下水流理论创始人Tóth教授以及来自13个国家的160多位水文地质专家从地下水流理论方法、实践应用等方面进行研讨和交流,将对区域地下水流理论的研究起到积极的促进作用,有力推动该理论的进一步发展和实际应用。笔者系统分析梳理了与会者的报告,归纳总结了国际区域地下水流理论研究进展和发展动态,以期为区域地下水流理论更加广泛地应用于水文地质环境地质相关研究领域提供参考。     

矿区水文地质研究进展及中长期发展方向

矿区水资源保护和矿山防治水这两个互相矛盾又紧密联系的问题给传统的矿山水文地质学带来了更多的挑战和机遇,迫切需要新理论、新技术的发展。为了更好的实现矿区未来地下水资源的开采、利用与保护以及采煤安全和区域水资源可持续利用,本文选择长治盆地为重点研究区,从采动引起的覆岩移动入手,在资料分析的基础上,采用相似材料模拟、综合物探、野外监测、现场注(压)水试验的方法,运用水文地质学原理研究了采煤引起含水层结构变异厚度及其渗透性变化特征;在此基础上,以长治盆地集中开采区水文地质条件和野外监测数据为基础,建立了区域地下水流场三维动态模拟试验台,为研究含水层结构变异后的地下水循环机理和水资源重新分布提供技术支撑;本文同时指出了我国矿山水文地质研究目前存在的问题和面临的挑战,分析了矿山水文地质学科的发展趋势,展望了未来相关分支学科和关键核心技术的发展方向与前景。     

冻土区的地下水基础研究——《寒区冻结层上水》简介（英文）

由俄罗斯科学院西伯利亚分院Melnikov冻土研究所的V.V.Shepelev教授编写,R.V.Zhang教授编辑的《寒区冻结层上水》(Suprapermafrost Waters in the Cryolithozone)一书已于2011年由俄罗斯新西伯利亚的地球科学学术出版社(Novosibirsk:Academic Publishing House"Geo")出版发行.全书分为5章,共130页,包括50幅彩图,17个表格,426条主要参考文献,硬皮封面.针对地球科学界提出的一个新研究领域"寒区水文地质学(cryohydrogeology)",该书介绍了其概念、分类方案、主要影响因素、水的化学组成特性、持水系统的水动力特征以及他们对技术影响的响应等.全书包含了作者及其团队多年来对俄罗斯地区冻结层上水的形成规律、区域边界特征、相变特征等进行系统观测所得到的大量数据,并进行系统分析所得到的研究结果,具有很好的应用参考价值.该专著不但会引起水文地质学和冻土学专家的极大兴趣,而且可以作为主修地质学、地理学、土木工程、水文地质学、冻土学的大学生或研究生的教科书,也可以作为专业人员的参考书籍.     

地下水流量衰减方程研究进展及展望

地下水流量衰减分析是水文地质学和水文学的一种重要方法,衰减方程的研究又是衰减分析研究的重要内容。对基于含水层水流方程、流域蓄-泄关系和经验关系的地下水流量衰减方程进行了归纳总结,共整理了16个较常使用的衰减方程,阐述了每一个衰减方程的由来、方程参数含义及其应用情况,其中指数衰减方程应用最为广泛。最后提出了研究展望:(1)研究水文地质条件与衰减方程的对应关系;(2)新衰减方程的研究;(3)采用数值试验方法进行衰减方程的研究。     

鄂尔多斯白垩系盆地地下水系统研究

地下水系统研究是正确评价和合理开发利用区域地下水资源的基础,也是区域地下水资源规划的重要依据。在对鄂尔多斯盆地白垩系岩相古地理和含水介质空间展布研究的基础上,应用区域地下水动力场、水文地球化学场和深井Packer系统所获得的不同深度的水位数据以及同位素资料,将白垩系地下水流系统概括为局部水流系统、中间水流系统和区域地下水流系统3种类型。以盆地中部的白于山地表分水岭为界,划分为南北2个地下水亚系统和5个分支系统,其中南部黄土高原地下水亚系统为典型的自流水盆地,而北部沙漠高原地下水亚系统则具有潜水盆地的特征。     

《水文地质学基础》(第六版)

<正>《水文地质学基础》(第六版)由张人权教授等著、地质出版社2011年1月正式出版,是王大纯教授等著《水文地质学基础》1995版的修订版。本书着重于阐述水文地质学基本概念、基本原理及基本分析方法。力求概念清晰,逻辑严谨,文字清新,图件可读。在坚持"消枝强干,以少胜多,内容精当,深入浅出"的基础上,力求体现当代水文地质学的概念、理论与方法体系。     

从局部到区域尺度认识地下水流--第33届国际水文地质大会综述

1　会议概况国际水文地质学家协会IAH主办的第33届国际水文地质大会于2004年10月10～15日在墨西哥Zacatecas市举行,且是与拉丁美洲水文协会第7届会议联合召开的。出席该次学术会议的代表来自36个国家,约400人。本次会议的主题为:认识地下水流动—从局部到区域尺度。学术交流共分9个专题进行,分别为:(1)地下水流的环境作用;(2)水化学和同位素数据用于确定局部和区域流动;(3)坚硬岩介质中标定地下水流;(4)水流系统在污染运移中的作用;(5)局部和区域地下水系统中的补给;(6)湿地与地下水流;(7)滨海地区不同的地下水流;(8)地下水流系统模型;(9)…     

地下水动态模拟中的随机-确定性研究

确定性和随机性研究都是水文地质学中常用的传统性方法。确定性研究与地下水流模型密切相关,而水文地质学和其它地质学科中的随机研究,由于自然流场的空间变化,其主控因素和现有目标缺乏随机性资料。随机-确定性偶合研究同描述含水层参数或地下水补给率的方法有所不同。地下水补给是通过水文气象和管理条件而随机形成的。因此,地下水动态和水均衡预报模型都包含有补给这一随机项。在本报告中讨论了下列的现实问题:     

地下水流系统研究中的方法论探讨:以CUG-武汉地下水流系统研究为例

地球系统科学和地下水流系统理论的出现,标志着水文地质学进入新的发展时期.地下水流系统理论已成为水文地质学的新范式,其产生和发展,从方法论上为地下水问题的研究提供了新的启示.自20世纪80年代初以来,中国地质大学(武汉)地下水流系统组持续开展了地下水流系统理论与应用研究.试图从方法论的角度回顾与总结这些研究成果.地下水问题受多因素影响,研究应以"目标与问题导向相结合",靶向准确,才能在信息浩渺中不失方向,向着目标前行;研究时应采用"假设演绎法",先依据已有认识和资料演绎出应有的现象,再有目的 地观察和寻求证据,或修改假设继续求证,直到假设被证实或证伪;演绎寻证过程,可以采用"控制性实验""信息提取与组织""多学科方法与手段融合"等技术方法.实例分析证实,控制性模拟实验使我们得出了地下水流模式的新认识;采用多通道的信息提取、加工和组织,构建地下水流系统模式,能够有效解决各类工程中的应用问题;多学科与手段融合、各种信息相互验证,提高了结果的可信度.以实例研究为基础,从研究方法上的总结能为正确认识和理解地下水流系统理论、推进新理论和新思路在水文地质研究中的应用提供参考.     

2009年度水文地质学自然科学基金项目受理与资助分析

对2009年水文地质学的基金申请情况、资助情况、研究队伍等进行了详细分析。水文地质学的基金项目申请质量还有待进一步提高。水文地质学基础研究队伍在各单位之间还不均衡。水文地质学基础研究青年人才队伍的培养仍需要大力加强。     

Causes of salinization of the Gulf of Taganrog

Using the database of automatic hydrometeorological stations, installed in the Don RIver delta and Taganrog Bay seashore, the sources of the anomalois scale water negative surge and salinization of the Azov Sea under conditions of low river flow in 2015–2016 are studied. The new schemes of stratification and advection of salty sea waters in the Don River mouth under different weather conditions, water discharge and levels are given.     

土压缩模量预测回归分析方法

在土压缩模量Es的分析计算中,常用的分析方法是根据土的e-p曲线试验资料建立公式求解,本文引入了数学上的回归分析方法来探讨Es与其它各项物理力学指标参数之间的相关关系,旨在找出对Es影响最显著的指标参数,并建立最优回归方程式,以此来预测Es。研究结果表明:该方法通用性强,应用范围广,亦可推广应用于其它相关领域。     

Geochemistry of Thermal Waters of Continental Margin of Far East of Russia

Studied waters belong to warm(T=30-50℃),alkaline(pH=8.9-9.3),low mineralized(TDS235 mg/1)Na-HCO_3 or Na-SO_4-HCO_3 thermal waters with high content of SiO_2(up to 81 mg/l)and F(up to 3.9 mg/1),occur on modern volcano-tectonic rejuvenated areas of Eastern Sikhote-Alin orogenic belt.Low~3He concentration as well as N_2/O_2 and N_2/Ar ratios exclude influence of deep mantle fluid.New rare earth element data constrain our understandmg of water-rock interaction occurring in the water source region.Meteoric origin of waters is proved by stable isotope values varying from-71‰to-136.1‰and from-10.8‰to-18.8‰forδ~2U andδ~(18)O respectively.REE patterns reflect high pH,resultfing from water-rock interaction and oxidative conditions.Calculations of deep aquifer temperature using Na-K and quartz geothermometers show 116.8-131.1°C and 82.2-125.8℃respectively.Presence of deep faults both with abnormal thermal gradient(~45-50 K/km)define unique geochemical shape of thermal waters of Sikhote-Alin,area,where no present volcanic activity is registered.     

Excitation of Under-Ice Seiches of a Sea Port of the Sea of Okhotsk

Doklady Earth Sciences - Multiannual observations (2009–2017) by means of autonomous seiche recorders have been conducted for marine seiches with one second discreteness in the boot basin for...     

岩石坚硬程度对核电厂地基-基础地震响应特征的影响分析

考虑核电厂地基-基础的动力相互作用,应用显式动力有限差分法分析了地震作用下极软岩、较软岩、坚硬岩上核电厂建筑结构基础的地震响应特征,比较了岩石坚硬程度对基础加速度反应谱的影响。研究表明：随着岩石坚硬程度的提高,核电厂建筑物结构基础的地震响应有增加的趋势;在周期轴上,基础处的加速度反应谱曲线会随着岩石坚硬程度的提高逐渐向短周期（高频段）方向移动。在高频段,建造于较坚硬岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在中等频段,建造于较软岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在低频段,岩石坚硬程度对加速度反应谱的影响不显著。     

珊瑚砂岩土力学特性分析

结合工程勘察实践及现场载荷试验成果,提出将珊瑚砂分为海洋类珊瑚砂和濒海类珊瑚砂两大类,并在此基础上对珊瑚砂进行了规范定名,通过现场载荷试验对各类珊瑚砂的岩土力学特性进行了研究分析,阐明了各类珊瑚砂的岩土力学特性,对今后进一步研究珊瑚砂的岩土力学特性及工程实践具有一定指导意义.     

A review of theories of mechanisms of induced seismicity

Theories of the physical processes leading to the stimulation of seismic activity by underground explosions, fluid injection, and reservoir impoundment are summarized. In all cases, the materials must be pre-stressed to a substantial fraction of their breaking strength in order for seismicity to be induced. Stress concentrations due to the presence of old faults or to inhomogeneities in the material properties play an important role in localizing induced seismicity.

For the few cases for which data are available, the stimulation of earthquakes by fluid injection in bore holes is adequately explained by a Coulomb-Mohr failure criterion and the concept of effective pressure in a water-filled porous mechanism. Reservoir-related earthquakes are most likely due to the same mechanism, but, in view of the low injection pressures, additional physical or chemical effects of the water on the materials may play an important role. There may be a weakening of the materials in old fault zones by the introduction of water or static fatigue in silicate rocks due to stress corrosion.     

含水层渗透性空间分布的指示克立格估值

详细介绍了指示克立格估值计算的理论和方法。以指示变异函数为基本工具分析了华北某地区第四系含水层渗透性空间分布的结构特征,结果表明该地区含水层渗透性存在明显的各向异性特征。水平方向上,X轴方向的相关性较Y轴方向的好,Z轴的相关性最差。用指示克立格法对未采样点处进行估值,估值结果显示含水层渗透性由山前向滨海逐渐变低,在垂直方向上,渗透性变化不明显,浅部比深部略好;同时给出了估计精度,并认为对估计精度不高的区域可通过增加适当的工程加以控制。最后用交叉验证法对估值结果进行了检验,证明建立的指示变异函数模型合理且估值效果较好。这一实际应用表明指示克立格法可以很好地描述第四系含水层渗透性的空间分布规律。